第1章(數(shù)制與數(shù)碼)(1)

1、上課時(shí)間單周二單周二 第第5 5、6 6節(jié)節(jié) 京京15081508周四周四 第第1 1、2 2節(jié)節(jié) 京京32033203周五周五 第第3 3、4 4節(jié)節(jié) 京京21042104教學(xué)大綱課程目標(biāo)l微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理；微型計(jì)算機(jī)的基本工作原理；l匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法；匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法；l微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)；微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)；l建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)的初步能力。建立微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體概念，形成微機(jī)系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)的初步能力。在教學(xué)計(jì)劃中的地位、作用和任務(wù)學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)課程學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)課程 重要重要性性非計(jì)算機(jī)專業(yè)必修課程非計(jì)算機(jī)專業(yè)必修課程 廣泛廣泛性性

2、系統(tǒng)理論與應(yīng)用實(shí)踐課程系統(tǒng)理論與應(yīng)用實(shí)踐課程 應(yīng)用性應(yīng)用性課程考核出勤次數(shù)出勤次數(shù) + + 平時(shí)作業(yè)平時(shí)作業(yè)（15%15%） 平時(shí)成平時(shí)成績(jī)績(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié) + + 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告（15%15%） 實(shí)驗(yàn)成實(shí)驗(yàn)成績(jī)績(jī) 以上兩項(xiàng)為以上兩項(xiàng)為必要必要條件條件期未期未閉卷閉卷考試考試（70%70%） 考試成績(jī)考試成績(jī)課程的主要內(nèi)容 80X86 CPU 80X86 CPU 的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) 80X86 CPU 80X86 CPU 的軟件編程的軟件編程 微機(jī)接口與接口芯片應(yīng)用微機(jī)接口與接口芯片應(yīng)用 80X86 CPU 80X86 CPU 的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) 8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 三

3、總線AB、DB、CB 的線路特點(diǎn) PC微機(jī)的工作原理及工作時(shí)序 80X86 CPU 80X86 CPU 的軟件編程的軟件編程 8086CPU的尋址方式 8086CPU的指令系統(tǒng) PC微機(jī)的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)微機(jī)接口與接口芯片應(yīng)用微機(jī)接口與接口芯片應(yīng)用 微機(jī)與外設(shè)的接口方式 I/O 接口芯片的使用 I/O 接口系統(tǒng)的編程 課程教學(xué)介紹第一部分：第一部分： 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 課程教學(xué)介紹第二部分：微處理器第二部分：微處理器 課程教學(xué)介紹第三部分：第三部分：80868086尋址方式與指令系統(tǒng)尋址方式與指令系統(tǒng) （傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算與移位、轉(zhuǎn)移傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算與移位、轉(zhuǎn)移等等）

4、課程教學(xué)介紹第四部分：匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第四部分：匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 課程教學(xué)介紹第五部分：存儲(chǔ)器第五部分：存儲(chǔ)器 課程教學(xué)介紹第六部分：中第六部分：中 斷斷 （兩種命令字設(shè)置、編程兩種命令字設(shè)置、編程）課程教學(xué)介紹 課程教學(xué)介紹第八部分：微機(jī)接口芯片及應(yīng)用第八部分：微機(jī)接口芯片及應(yīng)用 （） 微型計(jì)算機(jī)的常用術(shù)語(yǔ)1.位位（bit）是計(jì)算機(jī)所能表示的最小最基本的數(shù)據(jù)單位，它指的是取值只能為0或1的一個(gè)二進(jìn)制數(shù)值位。位作為單位時(shí)記作b位高位 低位字節(jié)2.字節(jié)（byte）由8個(gè)二進(jìn)制位組成，通常用作計(jì)算存儲(chǔ)容量的單位。字節(jié)作為單位時(shí)記作BK是Kilo的縮寫(xiě)，1K=1024 ； 210M是Mega的縮寫(xiě)，

5、1M=1024K； 220G是Giga的縮寫(xiě)，1G=1024M； 230T是Tera的縮寫(xiě)，1T=1024G。 240微型計(jì)算機(jī)的常用術(shù)語(yǔ)3.字字（Word）：兩個(gè)相鄰字節(jié)組成的16位二進(jìn)制,2個(gè)字節(jié)。雙字、四字、雙四字4.字長(zhǎng)字長(zhǎng)是微處理器可以一次直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，它通常取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。微處理器的字長(zhǎng)有4位、8位、16位和32位等等。8086是16位微處理器世界上有10種人：懂二進(jìn)制數(shù)的和不懂二進(jìn)制數(shù)的 -程序猿 一、計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與轉(zhuǎn)換數(shù)制的概念（表示數(shù)值）數(shù)制的概念（表示數(shù)值） 例如：一天有例如：一天有 24 24 小時(shí)，即逢小時(shí)，即逢 24

6、 24 進(jìn)進(jìn) 1 1；一小時(shí)有；一小時(shí)有 60 60 分，即逢分，即逢 60 60 進(jìn)進(jìn) 1 1。 數(shù)量是確定的，而表示數(shù)量進(jìn)制是可變的我們的習(xí)慣十進(jìn)制計(jì)算機(jī)采用計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制（為什么？）二進(jìn)制（為什么？）電路實(shí)現(xiàn)方便（硬件決定）數(shù)字電路兩種穩(wěn)態(tài)數(shù)字電路兩種穩(wěn)態(tài): :飽和、截止飽和、截止計(jì)數(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)單計(jì)數(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)單: : 0 0、 1 1 ； L L、 H H； 低電平、高電平低電平、高電平數(shù)的多項(xiàng)式表示法設(shè)待表示的數(shù)為N則式中X為基數(shù)（進(jìn)制數(shù)）ai為系數(shù)（0ai Xl）m為小數(shù)位數(shù)n為整數(shù)位數(shù)數(shù)制中的進(jìn)制表示二進(jìn)制表示二進(jìn)制表示（B Binary):inary):符號(hào)符號(hào) 0 0、1 1 集合

7、，集合，尾符尾符 B B。例例11001100B B 十進(jìn)制表示十進(jìn)制表示（D Decimalecimal）符號(hào)符號(hào) 0 9 0 9 集合，尾符集合，尾符 D D 或缺省。或缺省。例例1212D D 或或 1212八進(jìn)制表示八進(jìn)制表示（O Octalctal）符號(hào)符號(hào) 0 7 0 7 集合，集合，尾符尾符 Q Q。例例1414Q Q十六進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示（H Hexadecimal)exadecimal)符號(hào)符號(hào) 0 90 9、A A、B B、C C、D D、E E、F F 集合，集合，尾符尾符 H H。例例0 0C CH H進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換210210、810810、 16101610 （例（

8、例1-11-1）例1-1（1） 二進(jìn)制數(shù) 10011.11B=12402302212112012-112-2=19.75（2） 八進(jìn)制數(shù) 7345.6Q=783382481580 68-1=3813.75（3） 十六進(jìn)制 4AC6H=416310162121616160=191422828、216216 （例（例1-21-2）11011001011000111101100101100011B B=154543=154543Q Q= D963= D963H H方便方便: :整數(shù)部分整數(shù)部分從后向前從后向前每每3/43/4位取，不足在位取，不足在前面補(bǔ)零前面補(bǔ)零思考：小數(shù)部分？思考：小數(shù)部分？補(bǔ)充

9、補(bǔ)充：11011001011000.1111011001011000.11B B=33130.6Q=3658.CH進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換102102、10161016整數(shù)部分和小數(shù)部分分別處理整數(shù)部分和小數(shù)部分分別處理整數(shù)采用整數(shù)采用“除除2 2取余法取余法”: : （例（例1-31-3）除權(quán)取余除權(quán)取余，直到商等于零為止，直到商等于零為止，逆序逆序排列排列余數(shù)余數(shù)。小數(shù)則采用小數(shù)則采用“乘乘2 2取整法取整法”：（例：（例1-41-4）乘權(quán)取整乘權(quán)取整，直到積的小數(shù)等于零為止（，直到積的小數(shù)等于零為止（可能永不為零可能永不為零），），順序順序排列排列整數(shù)整數(shù)小竅門：小竅門：對(duì)數(shù)值比較大的十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)

10、換時(shí)，對(duì)數(shù)值比較大的十進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)， 可先將十進(jìn)制數(shù)可先將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)二、計(jì)算機(jī)中的碼制與運(yùn)算碼制的概念：處理數(shù)的符號(hào)問(wèn)題碼制的概念：處理數(shù)的符號(hào)問(wèn)題1 1、原碼、原碼注：注：b7 = 0 b7 = 0 表示正數(shù)、表示正數(shù)、b7 = 1 b7 = 1 表示負(fù)數(shù)表示負(fù)數(shù)計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)的最高位表示值的符號(hào)計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)的最高位表示值的符號(hào)正數(shù)：原碼與相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)完全相同；負(fù)數(shù)：二進(jìn)制數(shù)的最高位一定是“1”，其余各位是該數(shù)的絕對(duì)值。零：有正零和負(fù)零之分。原碼表示法最大優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直觀，但不便于加減運(yùn)算8 8位原碼表示數(shù)值范圍位原碼表示數(shù)值范圍-127+127-12

11、7+127例1-5設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為n=8時(shí)，試求+0、+6、+127、-0、-6、 -127 的原碼解： +0原=0000 0000 -0原=1000 0000 +6原=0000 0110 -6原=1000 0110 +127原=0111 1111 -127原=1111 11112、反碼正數(shù)的反碼：與相應(yīng)的原碼完全相同；負(fù)數(shù)的反碼：符號(hào)位不變，其余按位取反。零：有正零和負(fù)零之分。8 8位反碼表示數(shù)值范圍位反碼表示數(shù)值范圍-127+127-127+127例1-6 設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為n=8時(shí)，試求+0、+6、+127、-0、-6、-127的反碼解： +0反=00000000 -0反=11111111 +6反

12、=00000110 -6反=11111001 +127反=01111111 -127反=100000003、補(bǔ)碼（便于加減運(yùn)算）正數(shù)的補(bǔ)碼：與原碼完全相同X原=X反=X補(bǔ)；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼：反碼加一 X補(bǔ)=X反+1零：只有一個(gè)8 8位補(bǔ)碼表示數(shù)值范圍位補(bǔ)碼表示數(shù)值范圍-128-128+127+127例1-7 設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為n=8時(shí)，試求+0、+6、+127、-0、-6、-127的補(bǔ)碼解： -128補(bǔ)=1000 0000 +0補(bǔ)=0000 0000 -0補(bǔ)=0000 0000 +6補(bǔ)=0000 0110 -6補(bǔ)=1111 1010 +127補(bǔ)=0111 1111 -127補(bǔ)=1000 00014、偏移碼

13、（便于判斷大小）偏移碼相當(dāng)于把相應(yīng)補(bǔ)碼在數(shù)軸上向右平移2n-1（加1000 0000）8 8位偏移碼表示數(shù)值范圍位偏移碼表示數(shù)值范圍-128-128+127+127例1-8設(shè)機(jī)器字長(zhǎng)為n=8時(shí)，試求-128、0、+127的偏移碼解： -128移=0000 0000 0移=1000 0000 +127移=1111 1111 補(bǔ)碼運(yùn)算在計(jì)算機(jī)中帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)通常采用補(bǔ)碼形式表示。補(bǔ)碼有兩個(gè)主要特點(diǎn)：使符號(hào)位與數(shù)一起參加運(yùn)算；將兩數(shù)相減變?yōu)闇p數(shù)變補(bǔ)后再與被減數(shù)相加來(lái)實(shí)現(xiàn)。加法規(guī)則： X+Y補(bǔ)=X補(bǔ)Y補(bǔ)減法規(guī)則： X-Y補(bǔ)=X補(bǔ)-Y補(bǔ)-Y補(bǔ)稱作變補(bǔ)運(yùn)算，可以用Y補(bǔ)再作一次求補(bǔ)運(yùn)算（連符號(hào)位一起求反并+

14、1）例1-9X=64-12=52 （字長(zhǎng)為8位） X補(bǔ)=64補(bǔ)十-12補(bǔ) 64補(bǔ)=01000000B12補(bǔ)=00001100B 變補(bǔ) -12補(bǔ)=11110100B 01000000 11110100 1 00110100 自然丟失由于字長(zhǎng)為8位，最高有效位的進(jìn)位自然丟失。其結(jié)果為52的補(bǔ)碼。溢出兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，若運(yùn)算結(jié)果超出可表達(dá)范圍，則產(chǎn)生兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，若運(yùn)算結(jié)果超出可表達(dá)范圍，則產(chǎn)生溢出溢出無(wú)符號(hào)數(shù)溢出判斷？無(wú)符號(hào)數(shù)溢出判斷？符號(hào)數(shù)運(yùn)算的溢出判別 補(bǔ)碼運(yùn)算溢出判別法：雙高位判別法Cs：如最高位（符號(hào)位）有進(jìn)位，CS=1，否則，CS=0。CP：如次高位有進(jìn)位，CP=

15、1，否則，CP=0。判別法則：無(wú)溢出：若Cs 和Cp相同有溢出： Cs 和Cp相異。當(dāng)CSCp=1時(shí)，表示有溢出產(chǎn)生，否則無(wú)溢出產(chǎn)生正溢出： CS=0，CP=1負(fù)溢出： CS=1， CP=0例1-10改 X=-34-98=-132 （字長(zhǎng)為8位） X補(bǔ)=-34補(bǔ)+-98補(bǔ) 34原 = 00100010B 98補(bǔ) =01100010B -34補(bǔ)=11011110B -98補(bǔ)=10011110B 11011110 +10011110 1 01111100 CS=1， CP=0，負(fù)溢出小數(shù)點(diǎn)的處理1.1.定點(diǎn)表示（精度低）定點(diǎn)表示（精度低）小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)的表示中是固定的小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)的表示中是固

16、定的定點(diǎn)（純）小數(shù) 定點(diǎn)（純）整數(shù) 字長(zhǎng)為字長(zhǎng)為n，定點(diǎn)整數(shù)和小數(shù)的表示范圍？，定點(diǎn)整數(shù)和小數(shù)的表示范圍？符號(hào)實(shí)型數(shù)的定點(diǎn)、浮點(diǎn)表示2.2.浮點(diǎn)表示浮點(diǎn)表示小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)的表示中是浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)的位置在數(shù)的表示中是浮動(dòng)的的浮點(diǎn)數(shù)應(yīng)用中必須注意兩個(gè)問(wèn)題：（1）浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化（保留最多的有效數(shù)字）尾數(shù)用原碼表示：最高位必須是1；尾數(shù)用補(bǔ)碼表示：符號(hào)位與尾數(shù)最高位 必須相異；正數(shù)：尾數(shù)最高位必須是1負(fù)數(shù)：尾數(shù)最高位必須是0（尾數(shù)補(bǔ)碼表示）。例1-12若用一個(gè)16位二進(jìn)制表示浮點(diǎn)數(shù)，其中階符尾符各占一位，階數(shù)占5位，尾數(shù)占9位，試寫(xiě)出10110.101B的具體格式。解：將尾數(shù)以純小數(shù)表示（最高位為1） 1

17、0110.101B = 0.101101012 2+5+5可得 S = 101101010 Sf=0 J=00101 Jf=0 表示形式為： 0，00101，0，101101010浮點(diǎn)數(shù)應(yīng)用中必須注意兩個(gè)問(wèn)題：（2）浮點(diǎn)數(shù)的對(duì)階原則 加減運(yùn)算時(shí)，兩數(shù)的階碼必須取得一致，否則不能進(jìn)行加減運(yùn)算，對(duì)階原則如下：a.以大的階碼為準(zhǔn)，對(duì)階。b.對(duì)階后數(shù)的大小不變（在精度允許范圍）對(duì)階規(guī)則：階碼每減少1，尾數(shù)向 移一位； 階碼每增加1，尾數(shù)向 移一位。左左右右計(jì)算機(jī)中信息的編碼信息編碼：十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制編碼字符信息的編碼漢字編碼1、十進(jìn)制數(shù)的二進(jìn)制編碼由二進(jìn)制數(shù)來(lái)為十進(jìn)制數(shù)編碼，稱作BCD碼 （1） 84

18、21碼：四位二進(jìn)制數(shù)的權(quán)分別為8、4、2、1的BCD碼壓縮BCD碼：用4位二進(jìn)制表示一位十進(jìn)制數(shù)，例：324.6 對(duì)應(yīng)的8421BCD碼是 0011 0010 0100. 0110非壓縮BCD碼：用8位二進(jìn)制表示一位十進(jìn)制數(shù)， 高4位總是0000，低4位的00001001表示09， 例：25 對(duì)應(yīng)的壓縮8421BCD碼是 非壓縮8421BCD碼是 （2） 2421碼：四位二進(jìn)制數(shù)的權(quán)分別為2、4、2、1的BCD碼。（3）余 3碼：將 8421碼加上 0011。2、字符信息的編碼字母、數(shù)字和符號(hào)等各種字符按特定的規(guī)則用二進(jìn)制編碼在計(jì)算機(jī)中表示。在微型機(jī)中表示字符的常用碼制是ASCII碼，它是美國(guó)

19、信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼American Standard Code for Information InterchangeASCII碼用6位、7位或8位二進(jìn)制數(shù)對(duì)字符編碼。7位ASCII碼可表示128種字符，它包括52個(gè)大、小寫(xiě)字母、09十個(gè)數(shù)字和控制符號(hào)8位ASCII碼是在7位ASCII碼基礎(chǔ)上加一個(gè)奇偶校驗(yàn)位而構(gòu)成。要求：要求：理解校驗(yàn)位的作用熟悉0F的ASCII碼ASCII碼的奇偶校驗(yàn)奇校驗(yàn)奇校驗(yàn) 加上校驗(yàn)位后編碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)。 例：A的ASCII碼是41H（1000001B） 以奇校驗(yàn)傳送則為 C1H（11000001B）偶校驗(yàn)偶校驗(yàn) 加上校驗(yàn)位后 編碼中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。 上例若以

20、偶校驗(yàn)傳送，則為 41H。輸入ASCII 字符表（7位碼）012345670NULDLESP0Pp1SOHDC1!1AQaq2STXDC2“2BRbr3ETXDC3#3CScs4EOTDC4$4DTdt5ENQNAK%5EUeu6ACKSYN&6FVfv7BELETB7GWgw8BSCAN(8HXhx9HTEM)9IYiyALFSUB*:JZjzBVTESC+;KkCFFFS,NnFSIUS/?O_oDELHL（3）漢字編碼漢字編碼的類型有四種： （1）外部碼 （2）內(nèi)部碼每個(gè)漢字對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)部碼，它通常反映了漢字在字庫(kù)中的位置 （3）交換碼 （4）輸出碼同一漢字的輸出碼因選擇點(diǎn)陣的不同

21、而異。目前常用的漢字點(diǎn)陣有：1616、2424、3232、4040、4848、6464、7272、9696、108108等。微型計(jì)算機(jī)的組成算邏運(yùn)算器算邏運(yùn)算器累加器寄存器累加器寄存器控制器控制器內(nèi)部總線內(nèi)部總線內(nèi)外存儲(chǔ)器內(nèi)外存儲(chǔ)器系系統(tǒng)統(tǒng)總總線線I/O接接口口微處理器微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)外外圍圍備備設(shè)設(shè)系系統(tǒng)統(tǒng)軟軟件件微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)圖圖1.1 微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者關(guān)系微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者關(guān)系微處理器CPU：算術(shù)與邏輯運(yùn)算部件（ALU）、控制器部件、累加器與寄存器、內(nèi)部總線4部分組成ALU通用通用寄存器堆寄存器堆累加器累加器指令寄存

22、器指令寄存器指令譯碼器指令譯碼器定時(shí)與控制電路定時(shí)與控制電路I/O信號(hào)信號(hào)存儲(chǔ)器寫(xiě)存儲(chǔ)器寫(xiě)存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器讀等待等待中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求時(shí)鐘時(shí)鐘復(fù)位復(fù)位I/O寫(xiě)寫(xiě)I/O讀讀堆棧指示器堆棧指示器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器地址寄存器地址寄存器地址緩沖器地址緩沖器地址總線地址總線內(nèi)部?jī)?nèi)部總線總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線標(biāo)志標(biāo)志寄存器寄存器數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)鎖鎖存存器器緩緩沖沖器器 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)：CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）接口電路、系統(tǒng)總線DB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線CB控制總線控制總線 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/O接口接口CPU圖圖1.3 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)內(nèi)、外存儲(chǔ)器內(nèi)存：內(nèi)存條內(nèi)存：內(nèi)存條 外存：硬盤(pán)，軟盤(pán)，外存：硬盤(pán)，軟

23、盤(pán)，U U盤(pán)盤(pán)內(nèi)存：短時(shí)存儲(chǔ)區(qū)，掉電后數(shù)據(jù)丟失內(nèi)存：短時(shí)存儲(chǔ)區(qū)，掉電后數(shù)據(jù)丟失 外存：長(zhǎng)期保存區(qū)，掉電后數(shù)據(jù)不丟失外存：長(zhǎng)期保存區(qū)，掉電后數(shù)據(jù)不丟失內(nèi)存：存取速度快，容量小、價(jià)格貴內(nèi)存：存取速度快，容量小、價(jià)格貴 外存：容量大、價(jià)格低，存取速度慢外存：容量大、價(jià)格低，存取速度慢有關(guān)內(nèi)存儲(chǔ)器的幾個(gè)概念內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量?jī)?nèi)存的操作內(nèi)存的操作內(nèi)存的分類內(nèi)存的分類內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存按單元組織內(nèi)存按單元組織每單元都對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，以方便對(duì)單元的尋址每單元都對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，以方便對(duì)單元的尋址1011011038F04H內(nèi)存地址內(nèi)存地址單元內(nèi)容單元內(nèi)容內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量

24、：內(nèi)存容量： 所含存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)，以字節(jié)為單位內(nèi)存容量的大小依內(nèi)存容量的大小依CPUCPU的尋址能力而定的尋址能力而定內(nèi)存操作讀：讀： 將內(nèi)存單元的內(nèi)容取入CPU，原單元內(nèi)容不改變；寫(xiě)：寫(xiě)： CPU將信息放入內(nèi)存單元，單元中原來(lái)的內(nèi)容被覆蓋。內(nèi)存儲(chǔ)器的分類隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAMRAM）只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROMROM）按工作方按工作方式可分為式可分為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)軟件和外設(shè)微型計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)軟件和外設(shè)IBM 360IBM 360系列電腦系列電腦 計(jì)算機(jī)工作原理馮馮. . 諾依曼（諾依曼（J.Von NeumannJ.Von Neumann） 19131913

25、年出生于匈牙利年出生于匈牙利19571957年逝世于美國(guó)年逝世于美國(guó) 馮馮. . 諾依曼理論諾依曼理論存儲(chǔ)程序原理存儲(chǔ)程序原理馮. 諾依曼理論計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制；計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制；存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序原理（原理（把程序當(dāng)作數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)待） ；計(jì)算機(jī)從邏輯上劃分為五個(gè)部分，即運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。計(jì)算機(jī)從邏輯上劃分為五個(gè)部分，即運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。存儲(chǔ)程序原理將計(jì)算過(guò)程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，并放入將計(jì)算過(guò)程描述為由許多條指令按一定順序組成的程序，并放入存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器保存；保存；指令按其在存儲(chǔ)器中指令按其在存儲(chǔ)器中存放的順序存放的順序

26、執(zhí)行；執(zhí)行；由由控制器控制器控制整個(gè)程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行。控制整個(gè)程序和數(shù)據(jù)的存取以及程序的執(zhí)行。馮. 諾依曼計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器控制器控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備微型計(jì)算機(jī)的構(gòu)成數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB控制總線控制總線 CB 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/O接口接口CPU圖圖1.3 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)地址總線地址總線 AB總線分類CPU（內(nèi)部）總線（內(nèi)部）總線系統(tǒng)總線：三總線系統(tǒng)總線：三總線外部總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的信號(hào)連接總線外部總線：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的信號(hào)連接總線片內(nèi)總線：片內(nèi)總線： 片外總線片外總線按相對(duì)按相對(duì)CPU的位置分的位置分按按層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)分分三總線描述地址總線地址總

27、線 AB AB （Address BusAddress Bus）由 CPU 輸出的一組地址通信線，用于確定存儲(chǔ)器單元地址或I/O 端口地址。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DB DB （Data BusData Bus） CPU 與其他部件間的數(shù)據(jù)通信線，用于CPU與存儲(chǔ)器單元或 I/O 端口間讀寫(xiě)數(shù)據(jù)?？刂瓶偩€控制總線 CB CB （Control BusControl Bus）CPU 與其他部件間多種且獨(dú)立的控制通信線，完成CPU與存儲(chǔ)器、 I/O 接口間的特定操作控制。READY：“1” 高電平有效 ， BUSY：“0”低電平有效哈佛體系結(jié)構(gòu)馮馮諾依曼總線結(jié)構(gòu)諾依曼總線結(jié)構(gòu) 程序、數(shù)據(jù)共用總線，程序、

28、數(shù)據(jù)共用總線， CPU CPU 取指或讀寫(xiě)數(shù)據(jù)需分時(shí)操作。取指或讀寫(xiě)數(shù)據(jù)需分時(shí)操作。哈佛總線結(jié)構(gòu)哈佛總線結(jié)構(gòu) 程序、數(shù)據(jù)各用總線，程序、數(shù)據(jù)各用總線， CPU CPU 取指或讀寫(xiě)數(shù)據(jù)可同時(shí)操作。取指或讀寫(xiě)數(shù)據(jù)可同時(shí)操作。注：哈佛體系結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用在注：哈佛體系結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用在 DSP DSP 芯片芯片模型計(jì)算機(jī)1、 模型計(jì)算機(jī)CPU的結(jié)構(gòu)J J2 2I I2 2ALUALUF F內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線A AB BPCPCARARPLAPLAIDIDDRDRCPUCPU3E3E48485F5F87876A6AC5C51212 3E 3E0000ABAB5E5EE6E6ABABDBDB存儲(chǔ)器存儲(chǔ)

29、器IRIR圖圖1.13 1.13 模型計(jì)算機(jī)的模型計(jì)算機(jī)的CPUCPU結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 2、 模型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及其操作 地址寄存器AR定為8位，可尋址256個(gè)單元，模型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器由256個(gè)單元組成。地地址址譯譯碼碼器器0000單元單元0101單元單元0202單元單元FFFF單元單元000001010202FFFF地址地址單元內(nèi)容單元內(nèi)容ABABCBCBDBDBI/OI/O緩沖緩沖器器控控 制制 邏邏 輯輯圖圖1.14 模型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)模型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器中的兩種操作：讀操作和寫(xiě)操作。 （1）讀操作 圖圖1.15 1.15 存儲(chǔ)器讀操作示意圖存儲(chǔ)器讀操作示意圖 地地址址譯譯碼碼器

30、器0 0單元內(nèi)容單元內(nèi)容3EH3EHFFFF單元內(nèi)容單元內(nèi)容0202控控 制制 邏邏 輯輯地址地址單元內(nèi)容單元內(nèi)容ABAB讀信號(hào)讀信號(hào)DBDB02023EH3EHI/OI/O緩沖緩沖器器（2）寫(xiě)操作 圖圖1.16 存儲(chǔ)器寫(xiě)操作示意圖存儲(chǔ)器寫(xiě)操作示意圖 寫(xiě)信號(hào)寫(xiě)信號(hào)地地址址譯譯碼碼器器0 0單元內(nèi)容單元內(nèi)容FFFF單元內(nèi)容單元內(nèi)容I/OI/O緩沖緩沖器器0303地址地址單元內(nèi)容單元內(nèi)容ABABDBDB03030FH0FH0FH0FH控控 制制 邏邏 輯輯3、總線4、模型計(jì)算機(jī)的指令與指令系統(tǒng)指令：計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的各種基本操作，我們把每一種基本操作 用命令的形式來(lái)表示。指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部

31、指令。程序：一串指令序列組成。指令通常分成操作碼（Opcode，即Operation code）和操作數(shù)（Operand）兩大部分。操作碼：表示計(jì)算機(jī)執(zhí)行什么操作；操作數(shù)：指明參加操作的數(shù)本身或操作數(shù)所在的地址。程序運(yùn)行過(guò)程1、 程序的編寫(xiě)與存放用模型計(jì)算機(jī)來(lái)完成一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算，假設(shè)要把15H與25H相加，運(yùn)算結(jié)果送到16H存儲(chǔ)單元，然后停機(jī)。首先用助記符進(jìn)行編程MOV B，15HMOV A，25HADD A，BMOV 16H，AHLT2、程序的運(yùn)行過(guò)程CPU的執(zhí)行過(guò)程取出指令執(zhí)行指令兩個(gè)階段的循環(huán)在開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，PC自動(dòng)設(shè)置為00H，這樣就自然地進(jìn)入程序第一條指令的取指階段，具體過(guò)程如下：1）第一條指令的取指階段J J2 2I I2 2ALUALUF F內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線A AB B0000PLAPLAIDID01H01H01H01HCPUCPU 01H01H 15H 15H 00H 00H 25H 25H 03H 03H 02H 02H 16H 16H 04H 04H DBDB存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器PCPC0000+1+1ARARDRDRIRIR AB AB 讀讀圖圖1.18 1.18 取第一條指令的操作示意圖取第一條指令的